(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張り試験機においてデポジットを基板から引き剥がすのに必要な引張り力を測定する方法であって、
デポジットを掴む一体形ジョーを用意する段階を有し、前記ジョーは、横部材を備えた一体の実質的に「Ｈ」の形をした部材を含み、前記ジョーは、２つの剛性部材を有しており、前記横部材は、前記２つの剛性部材を互いに連結しており、前記剛性部材は各々、第１の端部及びこれと反対側に配置された第２の端部を有しており、前記ジョーは、開き状態及び閉じ状態を有すると共に引張り方向を有し、
前記引張り試験機で支持された片持ちビームの自由端部に前記ジョーの前記横部材を取り付ける段階を有し、前記ビームには、前記ビームの曲げを加えられた力に関連づける歪ゲージが設けられており、
前記引張り試験機で支持されたアクチュエータを用意する段階を有し、前記剛性部材の第１の端部は、引張り力を加えることにより前記ジョーを閉じるために、引張り部材によって前記アクチュエータに取付けられていて、
デポジットを前記ジョー内に位置決めする段階を有し、前記ジョーは、前記開き状態にあり、
前記アクチュエータを作動させて前記引張り部材に引張り力を加え、前記剛性部材の第１の端部を互いに遠ざける段階を有し、前記剛性部材の第１の端部を互いに遠ざける移動により、前記第２の端部は互いに向かって移動して前記ジョーを前記デポジットの周りで閉じるようになっており、
前記ビームを介して漸増する引張り力を前記引張り方向に加える段階を有し、
前記歪ゲージの電気的出力を記録する段階を有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ジョーを前記デポジットに対して相対的に駆動して前記デポジットを前記ジョー内に位置決めする予備段階を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
先ず、前記デポジットは、前記ジョーの下に距離を置き且つ前記引張り方向に垂直な平面内に位置決めされ、次に、前記ジョーは、前記開き状態で相対的に前記デポジットに向かって、且つ、その上方に動かされ、その後、前記デポジット上で閉じられる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
引張り試験機においてデポジットを基板から引き剥がすのに必要な引張り力を測定する方法であって、
デポジットを掴む一体形ジョーを用意する段階を有し、前記ジョーは、横部材を備えた一体の実質的に「Ｈ」の形をした部材を含み、前記ジョーは、２つの剛性部材を有しており、前記横部材は、前記２つの剛性部材を互いに連結しており、前記剛性部材は各々、第１の端部及びこれと反対側に配置された第２の端部を有しており、前記ジョーは、開き状態及び閉じ状態を有すると共に引張り方向を有し、
前記引張り試験機で支持された片持ちビームの自由端部に前記ジョーの前記横部材を取り付ける段階を有し、前記ビームには、前記ビームの曲げを加えられた力に関連づける歪ゲージが設けられており、
前記引張り試験機で支持されたアクチュエータを用意する段階を有し、前記剛性部材の第１の端部は、引張り力を加えることにより前記ジョーを閉じるために、引張り部材によって前記アクチュエータに取付けられていて、
デポジットを前記ジョー内に位置決めする段階を有し、前記ジョーは、前記開き状態にあり、
前記アクチュエータを作動させて前記引張り部材に引張り力を加え、前記剛性部材の第１の端部を互いに遠ざける段階を有し、前記剛性部材の第１の端部を互いに遠ざける移動により、前記第２の端部は互いに向かって移動して前記ジョーを前記デポジットの周りで閉じるようになっており、
前記ジョーと前記デポジットを一緒に所定の速度で前記引張り方向に動かす段階を有し、
前記デポジットを急停止させる段階を有し、
前記歪ゲージの電気的出力を記録する段階を有する、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気器具の微小金属結合部に対して行う、引張り応力の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器、例えば、携帯電話に用いられる基板は、典型的には、その電気部品を互いに接続する電気経路を備えている。超小形装置では、基板への電気的接続は、はんだ付け又は溶接接続部を介して行われ、このため、例えば、はんだの金属製ボールが、電気部品上に形成され、そして、結合相手の基板に組み付けられると、再び流動状態にされ又は溶接される。
【０００３】
典型的には、部品は、５ｍｍから５０ｍｍの場合があり、この部品上にはんだボールが載せられる。かかる部品は、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）と呼ばれる場合が多い。これらボールは、低い円形のドーム又は押し潰した球を呈し、これらボールの直径は、０．１ｍｍから１．０ｍｍである。
【０００４】
製造用ボンディング法が適当であると共に結合強度が十分であるという保証を与えるために、はんだボールと基板との間の結合部の機械的強度を試験することが必要である。一試験形式では、掴んだり引っ張ったりすることにより張力をはんだボールに加える。使用にあたり、結合が強固である結果として、はんだボールがちぎれるまで変形が徐々に進行ながらはんだボールの延性破壊が生じ、はんだボールの一部は、基板にくっついたままになる。弱い結合部は、典型的には、脆性破壊を示し、基板から引きちぎれることになり、後には、基板に残部がほとんどくっついていない。
【０００５】
はんだボールのサイズが非常に小さく及び／又は検出される力が小さいので、その結果として、専門家による試験機器の開発が行われた。かかる試験機器は、部品上の連続したボールが引張り試験のために１つずつ試験位置に割送りされるよう半自動的にできる。
【０００６】
特に、引張り力（引張り荷重）を及ぼすように、はんだボールを掴むジョーを備えた装置が開発された。引張り荷重は、結合面にほぼ垂直に加えられる。特別な低摩擦技術の使用により非常に小さい力が検出される。
これら非常に小さな力は、試験装置の掴みヘッドがゆっくりと動いているとき、力変換器を用いて首尾良く且つ正確に測定できる。しかしながら、高い引張り試験速度（１５ｍｍ／秒以上）が必要な場合、可動部品の慣性質量は、機械的結合部を破壊するのに必要な力を弱める場合がある。かくして、本発明の目的は、掴みヘッドのところに大きな掴み力を及ぼすことができ、しかも、高速試験を行うことができるような測定方法を提供することにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，２３７，４２２号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３０１，９７１号明細書
【特許文献３】国際公開第２００５／０９３４３６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
掴みヘッドの変位が、力変換器を取り付けた変位部材（又はビーム）を介して行われる既存の試験装置については問題が存在する場合がある。試験対象のサンプルに対する非クランプ状態からクランプ状態への掴みヘッドの運動により、歪が変位部材に生じる場合、この歪は、力変換器により測定され、試験中に記録される引張り応力の絶対値に影響を及ぼす。例えば、クランプの際の僅かな初期歪は、試験の開始前に歪ゲージの出力がゼロ点調整されているにもかかわらず引張り試験値を歪曲する場合がある。クランプ及び力測定中、掴みヘッドの変位を最大限切り離すことが望ましい。これは、以下に詳細に説明するような本発明に関連する装置で達成される。この特徴は、低速試験と高速試験の両方にとって有利である。
【０００９】
さらに別の潜在的な問題は、潜在的な試験速度を最大にするということにある。掴みヘッドの剛性は、重要な要因である。その理由は、選択された試験速度が掴みヘッドの共振振動数と同一オーダーのものである場合、試験結果が不正確になるからである。したがって、掴みヘッドは、高剛性であることが必要である。しかしながら、力の測定は従来、ビームの歪、即ち曲げを利用しているので、剛性が高すぎると、感度が低下することになる。したがって、高い共振振動数と高い剛性を備えた掴みヘッドの実現を可能にする妥協点を見出すことが望ましく、その結果、高速試験に適した帯域幅を有するが、従来の低速試験にも利用できるシステムが得られることになる。
【００１０】
一般に、「高速」という用語は、１５ｍｍ／秒を超え、１，０００ｍｍ／秒という高い速度を意味している。グリッパがデポジットを基板から引き剥がす従来型の試験は、典型的には、０．１ｍｍ／秒から１５ｍｍ／秒であり、本明細書においては、比較上、「低速」試験と呼ばれる。
【００１１】
本発明に関連する技術において、第１の観点によれば、引張り試験装置のジョーであって、ジョーは、歪ゲージ付き片持ちビームに取り付けられるようになった横部材及び２つの直立部材を備えた一体の実質的に“Ｈ”の形をした部材で構成され、直立部材の上端部は、直立部材の下端部が互いに近づけられて試験サンプルを掴むよう互いに弾性的に押し離されるようになっていることを特徴とする。ジョーがサンプルをいったん掴むと、片持ちビームを試験装置によって上方に動かすと、上向きの引張り力が横部材に伝達され、それから直立部材の下端部を介して試験サンプルに伝達される。ジョーがサンプルを掴むように互いに引き離される直立部材の上端部は、この引張り力を加える経路から実質的に隔離される。
【００１２】
かかるジョーは、例えば、ステンレス鋼シートからフォトエッチングにより形成できる。直立部材は、一体ヒンジの方法で横部材の周りに弾性的に曲がるよう構成されている。横部材は、代表的には、少なくともその端部が直立部材よりも小さな断面のものである。しかしながら、直立部材それ自体は、曲げを生じないで試験サンプルを掴むことができるように比較的剛性が高く、横部材の端部と比べて比較的大きな断面のものである。直立部材は、特に、例えば、その中立軸線上の応力の小さい領域から材料を除去することによって、その質量を減少させるために孔を有するのが良い。
【００１３】
好ましくは、ジョーは、重量が１０ｇ以下であり、一つの形態では、重量が５ｇ未満である。
【００１４】
直立部材の他端部は、掴まれるべきサンプルの最大寸法に見合った狭いジョー間隙を構成するよう互いに接近することができる。他端部は、サンプルの形状に良好に一致するよう形作られるのが良い。
【００１５】
好ましい形態では、ジョーは、対称である。
【００１６】
本発明に関連する技術において、ジョーは、片持ちビームの自由端部に取り付けられ、ビーム軸線は、直立部材の軸線及び横部材の軸線に実質的に垂直であり、ビームは、力測定要素を有する。
【００１７】
本発明に関連する技術において、好ましい形態では、ビームは、加えられた力に撓みを関連づける１つ又は２つ以上の歪ゲージを有している。このように、ジョーを介してサンプルに作用する引張り力は、ビームを介して加えられ、かかる引張り力を実質的に摩擦の無い仕方で求めることができる。かくして、引張り力は、直立部材を互いに押し離すことにより加えられるクランプ力とは無関係である。
【００１８】
本発明に関連する技術において、一つの形態では、片持ちビームは、片持ちばねを備えた主ビーム要素及び端部が主ビーム要素に連結され且つ力検出部材として働く副ビーム要素を有する多部品構成装置で構成される。副ビーム要素には、代表的には、副ビーム要素の曲げをサンプルに加えられた力に関連づけることができる歪ゲージが取り付けられている。主ビーム要素は、その各側に副ビーム要素を有するのが良い。本発明に関連する技術において、ビームは、一方の側部がジョーに連結され、他方の側部が主フレーム要素に連結されるようになった３つの互いに平行なビーム要素で構成される。ジョーの運動が円弧の状態ではなく、単一の軸線（代表的には垂直軸線）上で生じるようにするためには多数の互いに平行なビーム要素が望ましい。
【００１９】
好ましくは、直立部材は、互いに逆方向に差し向けられるそれぞれの引張り要素によって作動される。引張り要素を利用することにより、その質量及び剛性は、圧縮要素と比較して小さくなる。可撓性引張り要素は、ジョーを作動させるために用いられる引張り力を除き、アクチュエータからジョーへの力の伝達に抵抗することにより、引張り要素のアクチュエータの質量をジョー及び片持ちビームの質量から効果的に切り離す。かくして、圧縮力及び曲げ力は、引張り要素によりそれほど大きな状態でジョーに伝達されることはない。引張り要素は、柔軟性が非常に高く、このことは、コンプライアンスが他の力の伝達に抵抗するのに十分であることを意味している。
【００２０】
本発明に関連する技術において、別の観点によれば、上述した形式のジョーのための作動フレームが提供され、このフレームには、２つの互いにほぼ平行な突出部が対称に枢着され、突出部の上端部は、枢着部の一方の側に設けられた空気圧アクチュエータによって互いに連結され、突出部の下端部は、ストランドの形態をした引張り要素によってばねジョーの直立部材に連結されるようになっており、使用にあたり、アクチュエータは、ストランドに張力をかけて、ばねジョーの直立部材を引っ張るために、突出部の下端部が外方に旋回するように突出部の上端部を互いに引っ張る。
【００２１】
本発明に関連する技術において、好ましくは、適当な戻しばねが、突出部を、引張り力がストランドに加えられない休止状態に付勢する。一実施形態では、戻しばねは、突出部とフレームとの間にそれぞれ１つずつ固定されたコイル巻きワイヤ引張りばねで構成される。
【００２２】
作動フレームは、突出部の休止状態を定める設定手段を更に有するのが良い。本発明に関連する技術において、好ましい形態では、設定手段は、フレーム内に固定され且つ突出部にそれぞれ当接するようフレームに対して動くことができるねじ山付きアジャスタで構成される。さらに、引張り部材は、予備荷重を突出部に加えることができるように調節可能なアンカを有するのが良い。
【００２３】
本発明の１つの観点によれば、デポジットを基板から引き剥がすのに必要な引張り力を測定する方法であって、
デポジットを掴む一体形ジョーを用意するステップを有し、ジョーは、開き状態及び閉じ状態を有すると共に引張り方向を有し、
ジョーを、引張り方向に対して垂直に延びる片持ちビームの自由端部に取り付けるステップを有し、ビームには、ビームの曲げを加えられた力に関連づける歪ゲージが設けられており、
引張り力を、ビームの延びる方向及び引張り方向に相互に垂直な方向に加えることによりジョーを閉じるアクチュエータを用意するステップを有し、
デポジットをジョー内に位置決めするステップを有し、ジョーは、開き状態にあり、
アクチュエータを作動させてジョーをデポジットの周りで閉じるステップを有し、
ビームを介して漸増する引張り力を引張り方向に加えるステップを有し、
歪ゲージの電気的出力を記録するステップを有することを特徴とする方法が提供される。
【００２４】
この方法は、ジョーをデポジットに対して相対的に駆動してジョーをデポジット内に位置決めする予備ステップを有するのが良い。
【００２５】
好ましい実施形態では、先ず、デポジットは、ジョーの下に距離を置き且つ引張り方向に垂直な平面内に位置決めされ、次に、ジョーは、開き状態で相対的にデポジットに向かって且つその上方に動かされ、その後、デポジット上で閉じられる。
【００２６】
好ましくは、デポジットは、機械フレームに対して静止しており、ジョーは、デポジットを掴むために下方に動かされる。
【００２７】
本発明の更に別の観点によれば、デポジットを基板から引き剥がすのに必要な引張り力を測定する方法であって、
デポジットを掴む一体形ジョーを用意するステップを有し、ジョーは、開き状態及び閉じ状態を有すると共に引張り方向を有し、
ジョーを片持ちビームの自由端部に取り付けるステップを有し、ビームには、ビームの曲げを、加えられた力に関連づける歪ゲージが設けられており、
引張り荷重を加えることによりジョーを閉じるアクチュエータを用意するステップを有し、
デポジットをジョー内に位置決めするステップを有し、ジョーは、開き状態にあり、
アクチュエータを作動させてジョーをデポジットの周りで閉じるステップを有し、
ジョーとデポジットを一緒に所定の速度で引張り方向に動かすステップを有し、
デポジットを急停止させるステップを有し、
歪ゲージの電気的出力を記録するステップを有することを特徴とする方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を適用することができる試験カートリッジの等角正面図であり、カバーが開いている状態を示す図である。
【図２】図１のジョー構造体の一方の側から見た拡大立面図である。
【図３】別のジョー構造体の一方の側から見た拡大立面図である。
【図４】図３のジョーの拡大側面図であり、取付け状態の片持ちビームを示す図である。
【図５】図３のジョーの拡大正面図である。
【図６】図１のカートリッジの正面図であり、カバーが閉じられている状態を示す図である。
【図７】図３のカートリッジの正面図であり、カバーが閉じられている状態を示す図である。
【図８】図１のジョーの拡大正面図である。
【図９】試験装置を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の他の特徴は、添付の図面に例示的に示されているに過ぎない好ましい実施形態の以下の説明から明らかになろう。
図１及び図６を参照すると、試験カートリッジ１０が、この試験カートリッジを試験片に対して所望の方向に動かすのに十分な運動軸線を備えた試験機内に設置されるようになっている。試験片は、例えば、固定ベースプレートに取り付けられるのが良く、カートリッジは、掴みジョーを試験場所に位置決めするようＸ軸及びＹ軸回りに動くことができると共にジョーが試験ボールに接近してこれを掴むことができ、そして引張り試験を行うことができるようＺ軸に沿って動くことができる。先行技術の試験機の一例は、英国アイルスベリ所在のデイジ・プレシジョン・インダストリーズ（Dage Precision Industries）によって販売されているシリーズ４０００型機械である。
【００３０】
他の形態として、試験片は、Ｘ−Ｙテーブル上で可動であっても良く、試験カートリッジは、Ｚ軸運動が制限されても良い。典型的なＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸が示されている。
カートリッジ１０は、傷つきやすい部品を覆い隠して保護するヒンジ止めカバー１２を備えたシャーシ１１を有しており、カバーは、図１では開き状態で示されている。
【００３１】
２つの直立部１５を備えたフレームがシャーシに取り付けられている。ほぼ直立した脚部１７が、各直立部１５の機内側で且つフレーム１１に設けられた孔１６を貫通して設けられている。脚部１７は、ピン１８により直立部１５に対して枢動し、直立部１５の間に位置した空気圧ラム２０によってピボットピン１９のところで連結されている。
【００３２】
空気圧ラム２０の代替手段として、装置は、他の手段、例えば電気モータ又は電磁石を用いても良い。
【００３３】
脚部１７の下端部は、シャーシ１１の下側フランジ２１を貫通して突き出ており、各下端部は、ジョー２３（図６）のそれぞれのアームに作用する引張り部材２２に結合されている。
【００３４】
ジョー２３は、図２及び図８に明確に示されており、このジョーは、横部材２５の上方側部から延びる中央取付け突出部２４を備えた一体のほぼ“Ｈ”の形をした対称な金属部品で構成される。各アーム２６は、鏡像関係をなしており、かかるアームは、中央線に近づく下側部分２７を有している。これら下側部分２７の間には、僅かな間隙２８が形成されると共に基板３１上の突き出たボールデポジット２９を掴むようになった適当な形をした凹部（図示せず）が形成されている。米国特許第６，２３７，４２２号明細書は、かかる凹部の例を示している。
【００３５】
アーム２６の上側部分３２は、図示のように引張り部材２２にそれぞれ連結されている。引張り部材は、円柱形断面のワイヤであって良く、或いは平らな長方形の断面のものであっても良い。接合法は、これが確実である限り、本発明にとって重要ではなく、接着剤又ははんだ付けが適しているが、好ましくは、機械式フック及び／又は機械式クランプが用いられる。図示のように、機械式クランプが、機外側の端部のところに設けられており、これら機械式クランプは、ジョーが休止状態にあるとき、締め付けられるのがよい。
【００３６】
取付け突出部２４は、３つの孔３３を有し、これらのうちの２つは、スピゴットピン上に正確な、ほぼ摺動位置で配置されるためのものであり、３番目の孔は、保持ねじを受け入れるためのものであり、ねじは、代表的には、最も中央の孔を挿通して配置される。
【００３７】
ジョーの質量は、小さい質量であるように設計され、孔をアーム２６に用いることにより一段と減少している。
【００３８】
丈夫な取付けブロック３４が、シャーシに固定されており、この取付けブロックには、中央ビーム３６並びに適当な歪ゲージが取り付けられた上側及び下側アーム３７を備えた片持ち歪ゲージ要素３５（図２）が設けられている。米国特許第６，３０１，９７１号明細書は、この種の試験機器における例えばアーム３７のような部材に歪ゲージを使用することを記載している。一形式の歪ゲージは、金属製箔パターンを支持した絶縁性の可撓性バッキング材を有している。例えば、箔が下側アーム３７に及ぼされた応力に起因して変形すると、歪ゲージの電気抵抗が変化する。抵抗のこの変化は、典型的には、ホイートストンブリッジを用いて測定される。抵抗の変化をアーム３７に加わる応力に関連づけることができると共にジョー２３によりはんだボールに加えられた引張り力に相関させることができる。半導体歪ゲージを使用しても良い。
【００３９】
ジョー２３は、要素３５の自由端部に取り付けられ、ジョーの閉じ方向が片持ちばりの延長方向に実質的に垂直であり、これら両方の方向は、片持ちばりの曲げ方向に実質的に垂直である。
【００４０】
理解されるように、シャフトをラム２０の空気圧シリンダ内に引っ込めることによりラム２０を短くすると、脚部１７の下端部は、外方に枢動し、張力を部材２２に加え、かくして、アーム２６を細幅の横部材２５周りに曲げてジョーの間隙２８を閉じる。
【００４１】
横部材２５は、アームの降伏強度を超えないでアーム２６の曲げを可能にすることができるよう比較的薄い。
【００４２】
一方のアーム２６には平らなプレート３０が取り付けられており、このプレートは、他方のアーム２６を横切って延び、この他方のアームは、ジョーが摩擦の作用を受け、かくして側方制御度が改善された状態で閉じることができるように、プレート３０に軽く押し付けられている。かくして、より正確なジョーの閉鎖が達成される。
【００４３】
また、シャーシには、入口連結部、出口連結部及びスクリューアジャスタ４０を備えた空気圧調整器４１と、圧力ゲージ４２（その作用面は、図示されていない）と、が取り付けられている。調整器４１、ゲージ４２及びラム２０は、図示のように配管によって圧力下にある空気源に連結されている。
【００４４】
ジョー２３の弾性は、脚部１７の自然な休止状態を決定する。グラブスクリュー４３が直立部１５と脚部１７との間で作用することにより間隙２８を調節することができる。かかるグラブスクリューは、別個独立に調節可能であるように配置されており、適当な止めナットを有している。他の形態として、グラブスクリューは、脚部１７及び直立部１５の上端部に作用しても良い。
【００４５】
また、直立部１５及び隣接する脚部１７の上端部の間には、それぞれコイルばね３７が設けられている。右側（図で見て右側）のばねは、相対的に固定された端部を有するが、左側のばねは、ねじ山付きアジャスタ３８を介して連結された一端部を備えている。アジャスタを回すことにより、ジョー２３の一方のアームに加えられた予備荷重を変更することができ、それにより閉じ位置が調節される。他の形態として、左側のばねが可調式であり、右側のばねが非可調式であって良く、この場合、アジャスタは、カバーが閉じられると、カバー内に隠される。
【００４６】
フランジ２１にはガード（保護材）４５が設けられており、このガードは、休止位置（図示されている）からジョー２３の下の作用位置に下方に揺動するようになっている。ガードは、好ましくは、カートリッジが試験機に正しく取り付けられると、自動的に休止位置に動くが、そうでない場合には、ジョーを接触による損傷から保護するよう作用位置にあるよう構成されている。
【００４７】
図６は、蓋１２が閉じ状態にあるカートリッジ１０の正面図である。圧力調整器４１への容易な接近が可能であり、ゲージ４２は、蓋の孔を介して見える。
【００４８】
カートリッジ１０の代表的な寸法は、２４０ｍｍ×１６０ｍｍ×６０ｍｍであり、ジョー２３の高さは、約３３ｍｍであり、その幅は、約２０ｍｍである。
【００４９】
ジョーの厚さは、代表的には、約１ｍｍであり、ジョーは、好ましくは、１ｍｍのステンレス鋼ゲージプレートからフォトエッチングにより形成される。ジョーの質量は、約１．５ｇである。
【００５０】
カートリッジビーム３５は、好ましくは、アルミニウム製であり、その質量は、約２．２ｇである。代表的な空気圧は、ジョーの幾何学的形状、はんだボールの形状等に応じて、ジョーのところで約４．５ｋｇの掴み力を達成するよう約１バールである。
【００５１】
ジョーは、互いに異なる材料及び／又は断面の先端アタッチメント４５（図８）を有するのが良い。これにより、ジョーを摩耗に関して最適化することができ、しかも、適当に間隔を置いたジョーキャビティの機械加工が可能になる。インサートは、工具鋼又はステンレス鋼製であっても良く、キャビティの非常に精巧な仕上げが必要な場合にはカーバイド製であっても良い。
【００５２】
図３から図５及び図７は、ジョー２３よりもサイズが非常に小さいが、標準の寸法形状のカートリッジ５０に取付け可能な別のジョー５１を示している。加えられる把持力が小さな接合力に見合って小さくされており、空気ラムをそれに応じて寸法決めできることは理解されよう。
【００５３】
図５は、ジョーが幾分単純化されていて、このジョーが小さいのでその質量を減少させるのに孔が必要とされないことを示している。“Ｈ”断面は、取り外し可能な先端アタッチメント５２及び制御プレート５３と共に共通である。アタッチメント５２と反対側に設けられた内方に対向した延長部５４は、ジョーに過剰の応力が加わるのを回避するために開き方向におけるジョーのストロークを制限する。
【００５４】
ジョー５１が取り付けられた歪ゲージ要素５５は、ジョーにより及ぼされる引張り力を示すように、適切に測定される単一の片持ちアーム５６を有している。図３は、シャーシの取付けブロック５７に取り付けられた要素５５を示している。使用の際の運動範囲は、小さく、従って、引張り荷重は、使用中、実質的に垂直である。
【００５５】
図３は又、引張り部材５８が平らであり、プレート状であってもよいことを示している。
【００５６】
図７は、ジョーが偶発的な接触による損傷から保護される配備状態でガード４４を示している。
【００５７】
引張り試験を実施する際に試験装置は、次のように用いられ、これを図９を更に参照して説明する。
【００５８】
代表的な引張り試験機６０は、プラテン６２が取り付けられたフレーム６１を有し、このプラテンには、試験サンプル６３が適当なクランプ（図示せず）により固定的に取り付けられている。プラテン６２は、適当な電気モータの制御下においてＸ方向及びＹ方向に（図で見て左側から右側に、そして図で見て図面の紙面に出入りするように）動くことができる。従来型の垂直軸フライス加工機に適した高精度位置決めシステムが適している。
【００５９】
フレーム６１は、プラテン６２上に延び、このフレームは、適当な高精度電気モータの制御下でＺ方向（図で見て上下）に動くことができるヘッド６８を有している。試験カートリッジ１０が、ヘッドにしっかりと取り付けられている。上述したように、ヘッドを取り付けることにより、ガード４４は、上方に揺動してジョー２３，５１を露出させる。
【００６０】
ジョー２３，５１が取り付けられた歪ゲージ要素３５，５５は、適当な装置、代表的にはパーソナルコンピュータ６４に記録された電気出力を有し、次の分析のために、特性としての記録時間、変位及び力に加えて直接的な視覚的出力をスクリーン６５を介して与えることができる。
【００６１】
使用にあたり、Ｘ−Ｙテーブルを駆動して選択されたはんだボールを開き状態のジョー２３，５１の真下に位置決めする。適当な視察システムを用いることができるが、より好ましくは、自動位置合わせシステムが用いられ、この自動位置合わせシステムは、例えば、サンプルに加えられた刺激に従って又は試験片のアレイのサイズ及び間隔に関する情報に従って作動可能である。
【００６２】
いったん垂直方向に位置合わせすると、試験カートリッジを、ジョーが開いた状態ではんだボールが形成されるサンプルの基板の上方に所定の間隔を置いたところまで駆動する。この時点では、歪ゲージ要素には応力が加わらないようにする。
【００６３】
ジョー２３，５１を、試験カートリッジ１０のそれ以上の運動を生じさせないようにして、ラム２０の作動によってはんだボールの周りに閉じる。ジョーの横部材は、加えられる大きなクランプ力（例えば、５ｋｇｆ）にもかかわらず、かかるクランプ作用によっては実質的に影響を受けない。この時点で、歪ゲージ要素は、応力が加えられていない状態のままであり、本質的にクランプ力から切り離される。
【００６４】
試験カートリッジを垂直方向上方に動かすことによりサンプルに対して引張り試験を実施する。上方の運動により、歪ゲージ要素３５，５５は、曲がって、受けた力に比例した電気信号を出力する。最終的に、ボールデポジットと基板との間の結合部が壊れ、破壊力を歪ゲージの出力から計算することができる。
【００６５】
ジョーの非常に小さな比較的な質量は、ラム２０及び関連の作動要素の質量から切り離され、従って、測定された力は、結合平面における実際の力をより厳密に表わすようになる。
【００６６】
図９の装置は、衝撃試験を行うよう改造可能であり、それにより、引張り試験が高速で（高い歪増大速度で）行われる。かかる試験は、国際公開第２００５／０９３４３６号パンフレットに記載されているように、試験カートリッジ及びプラテンの迅速な上方運動及びプラテンの急停止を有するのが良く、この特許文献を参照により引用し、その記載内容を本明細書の一部とする。
【００６７】
試験速度は、試験サンプルと等価な電気部品が装着された機器が受ける衝撃力をシミュレートするよう選択される。かかる速度は、例えば、地面上に落としたときの携帯電話の衝撃力をシミュレートするのが良く、かかる速度は、機器内部の電気部品に関する取付け配置状態及びその衝撃吸収特性の影響を或る程度受ける。適当な試験速度は、事実上０から１，０００ｍｍ／秒までの範囲で選択可能である。上述した試験中、ジョーは、サンプルに対してクランプされ、事実上、その質量の一部となる。
【００６８】
ジョーの質量を最小限に抑えると共にジョーをジョー閉鎖装置から切り離すことにより、実際に運動に対する抵抗を増大する傾向のあるジョーの慣性効果が最小限に抑えられる。かくして、本発明の装置は、実際の破損モードをより厳密にシミュレートする引張り試験を可能にする。
【００６９】
ピボット軸線（鋏に見られるような軸線）が設けられていないので、一体形ジョーが特に有利であり、かくして、遊び、摩擦又はから動きが生じない。さらに、こう着の恐れが無くなる。さらに別の利点は、一体形ジョーが、本来的に弾性であり、かくして、戻しばねが不要であり、単純さ及び小さな質量を保証することができるということにある。最後に、一体形ジョーは、応力を受けていないときには固定の休止状態を取り、かくして、所定のジョー開きを維持するための装置又はバックストップ（戻り止め装置）は不要である。これらは、あらゆる試験速度について実現される利点である。
【００７０】
本発明は、本明細書において説明した実施形態には限定されず、本明細書に添付された特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び装置クレーム及び方法クレームの範囲に属する変形例は、当業者には明らかであることは理解されるべきである。例えば、本発明に関連するジョーは、上方に引っ張る状態で垂直の向きで示されているが、他の引張り方向が可能である。
【００７１】
尚、本発明は、下記の態様によっても実現することができる。
（１）引張り試験装置のジョーであって、前記ジョーは、歪ゲージ付き片持ちビームに取り付けられるようになった横部材及び２つの直立部材を備えた一体の実質的に“Ｈ”の形をした部材を含み、前記直立部材の端部は、使用の際に前記直立部材の下端部が互いに近づけられて試験サンプルを掴むよう互いに弾性的に押し離されるようになっている、ジョー。
（２）前記直立部材は、前記直立部材の質量を減少させるために孔を備えている、上記（１記載のジョー。
（３）格子状のフレーム構造を有する、上記（２）記載のジョー。
（４）前記一方の側に停止部材を更に有し、前記停止部材は、前記他端部の最大開きを定めるよう互いに差し向けられている、上記（１）〜（３）のうちいずれか一に記載のジョー。
（５）１０ｇ以下の質量を有する、上記（１）〜（４）のうちいずれか一に記載のジョー。
（６）５ｇ以下の質量を有する、上記（５）記載のジョー。
（７）上記（１）〜（６）のうちいずれか一に記載のジョーと、片持ちビームとを有するジョー組立体であって、前記ジョーは、前記ビームの自由端部に取り付けられ、前記ビーム軸線は、前記直立部材の軸線及び前記横部材の軸線に実質的に垂直であり、前記ビームは、抵抗測定要素を有する、ジョー組立体。
（８）前記ビームは、前記ビームの撓みを加えられた力に関連づける１つ又は２つ以上の歪ゲージを備えている、上記（７）記載のジョー組立体。
（９）前記ビームは、片持ちばねを備えた主ビーム要素及び端部が前記主ビーム要素に連結され、且つ力検出部材として働く副ビーム要素を有する多部品構成装置で構成される、上記（８）記載のジョー組立体。
（１０）前記副ビーム要素には、前記副ビーム要素の曲げを前記加えられた力に関連づけることができる歪ゲージが取り付けられている、上記（９）記載のジョー組立体。
（１１）前記主ビーム要素は、その各側に副ビーム要素を有する、上記（１０）記載のジョー組立体。
（１２）前記ビームは、一方の側部が前記ジョーに連結され、他方の側部が主フレーム要素に連結されるようになった３つの互いに平行なビーム要素で構成される、上記（１１）記載のジョー組立体。
（１３）前記直立部材に取り付けられていて、前記直立部材を作動させる互いに逆方向に差し向けられた引張り要素を更に有する、上記（１）〜（１２）のうちいずれか一に記載のジョー組立体。
（１４）前記引張り要素は、可撓性である、上記（１２）記載のジョー組立体。
（１５）前記引張り部材は、前記引張り部材を介する非引張り力の伝達に抵抗するように、引張りの際に剛性があり、曲げの際に柔軟性が非常に高いようになっている、上記（１４）記載のジョー組立体。
【００７２】
（１６）上記（１３）〜（１５）のうちいずれか一に記載のジョーのための作動装置であって、作動フレーム及びアクチュエータを有し、前記フレームには、２つの互いにほぼ平行な突出部が対称に枢着され、前記突出部は、前記枢着部の一方の側に設けられた空気圧アクチュエータによって互いに連結され、他方の側部は、前記引張り要素によってジョーの前記直立部材に連結されるようになっており、使用にあたり、前記アクチュエータは、前記引張り要素に張力を加えるよう前記突出部を互いに引っ張る、作動装置。
（１７）前記突出部を休止状態にそれぞれ付勢する戻しばねを更に有する、上記（１６）記載の作動装置。
（１８）前記戻しばねは、突出部と前記フレームとの間にそれぞれ１つずつ固定されたコイル巻きワイヤ引張りばねで構成される、上記（１７）記載の作動装置。
（１９）前記突出部の前記休止状態を定める設定手段を更に有し、前記設定手段は、前記フレーム内に固定されていて、前記突出部にそれぞれ当接するよう前記フレームに対して動くことができるねじ山付きアジャスタで構成される、上記（１６）〜（１８）のうちいずれか一に記載の作動装置。
【００７３】
（２０）上記（１４）〜（１７）のうちいずれか一に記載の作動装置を有する引張り試験機。
（２１）基板上のデポジットを掴むジョーを備えた引張り試験機であって、ジョーは、前記引張り試験機で支持されたビームに取り付けられ、力測定要素が、前記ビームに設けられ、前記ジョーは、２つの剛性部材及び前記２つの剛性部材を互いに連結する中央部材を有し、前記剛性部材は各々、第１の端部及びこれと反対側に配置された第２の端部を有し、前記剛性部材の前記第１の端部は、前記引張り試験機で支持された作動機構に引張り部材によって取り付けられ、前記作動機構は、引張り力を前記引張り部材に加えて前記剛性部材の前記第１の端部を互いに引き離すのに適しており、前記第１の端部を互いに遠ざけることにより、前記第２の端部は、前記デポジットを掴むよう互いに近づく、引張り試験機。
（２２）使用の際に前記ジョーによって掴まれるべきデポジットを備えた基板の取付けのためのプラテンを更に有し、前記ビームは、前記ジョーを掴み可能に位置決めするよう第１の方向において前記プラテンに相対的に近づいたりこれから遠ざかったりすることができる、上記（２１）記載の引張り試験機。
（２３）前記プラテンは、前記ジョーを、試験されるべきデポジットの上方に位置決めするように、前記方向に垂直な平面内で相対的に動くことができる、上記（２２）記載の引張り試験機。
（２４）機械フレームを有し、前記プラテンは、前記平面内で前記機械フレーム上で相対的に動くことができ、前記ビームは、前記方向において前記機械フレーム上で相対的に動くことができる、上記（２２）又は（２３）記載の引張り試験機。
【００７４】
（２５）デポジットを基板から引き剥がすのに必要な引張り力を測定する方法であって、  デポジットを掴む一体形ジョーを用意するステップを有し、前記ジョーは、開き状態及び閉じ状態を有すると共に引張り方向を有し、
前記ジョーを片持ちビームの自由端部に取り付けるステップを有し、前記ビームには、前記ビームの曲げを加えられた力に関連づける歪ゲージが設けられており、
引張り力を加えることにより前記ジョーを閉じるアクチュエータを用意するステップを有し、
デポジットを前記ジョー内に位置決めするステップを有し、前記ジョーは、前記開き状態にあり、
前記アクチュエータを作動させて前記ジョーを前記デポジットの周りで閉じるステップを有し、
前記ビームを介して漸増する引張り力を前記引張り方向に加えるステップを有し、
前記歪ゲージの電気的出力を記録するステップを有する、方法。
（２６）前記ジョーを前記デポジットに対して相対的に駆動して前記デポジットを前記ジョー内に位置決めする予備ステップを有する、上記（２５）記載の方法。
（２７）先ず、前記デポジットは、前記ジョーの下に距離を置き且つ前記引張り方向に垂直な平面内に位置決めされ、次に、前記ジョーは、前記開き状態で相対的に前記デポジットに向かって且つその上方に動かされ、その後、前記デポジット上で閉じられる、上記（２６）記載の方法。
【００７５】
（２８）デポジットを基板から引き剥がすのに必要な引張り力を測定する方法であって、  デポジットを掴む一体形ジョーを用意するステップを有し、前記ジョーは、開き状態及び閉じ状態を有すると共に引張り方向を有し、
前記ジョーを片持ちビームの自由端部に取り付けるステップを有し、前記ビームには、前記ビームの曲げを加えられた力に関連づける歪ゲージが設けられており、
引張り力を加えることにより前記ジョーを閉じるアクチュエータを用意するステップを有し、
デポジットを前記ジョー内に位置決めするステップを有し、前記ジョーは、前記開き状態にあり、
前記アクチュエータを作動させて前記ジョーを前記デポジットの周りで閉じるステップを有し、
前記ジョーと前記デポジットを一緒に所定の速度で前記引張り方向に動かすステップを有し、
前記デポジットを急停止させるステップを有し、
前記歪ゲージの電気的出力を記録するステップを有する、方法。
【図１】
0005563019.tif 000002
【図２】
0005563019.tif 000003
【図３】
0005563019.tif 000004
【図４】
0005563019.tif 000005
【図５】
0005563019.tif 000006
【図６】
0005563019.tif 000007
【図７】
0005563019.tif 000008
【図８】
0005563019.tif 000009
【図９】
0005563019.tif 000010